(共21张PPT)
第十章 机械能、内能及其转化
六、燃料的利用和环境保护
1.复述燃料的热值,说出热值的单位及其物理意义。
2.会计算燃料完全燃烧时放出的热量。
3.复述锅炉的效率,以及提高锅炉效率的方法和实际意义。
4.说出燃料的有效利用和环境保护的关系,养成自觉保护环境的意识。
1.注意与生活实际相结合来学习课本内容。
2.课外阅读有关我国环境污染和环境保护方面的报道。
1.这一节的内容与生活和社会实际和社会热点结合比较紧密,课前或课后可以让学生多收集有关环境污染和环境保护方面的报道,以加深对课本内容的理解。
2.还可以适当地补充汽油机和柴油机的效率的问题。
热值
1.燃料的种类:固体燃料有 木材 、 煤 等,液体燃料有 汽油 、 柴油 等,气体燃料有 氢气 、 煤气 、 天然气 等。除了课本所列举的这些燃料外,你还能说出的燃料有 酒精、煤油、竹子 。
2.燃烧的过程中能的转化是 燃料的化学能转化为内能 。
木材
煤
汽油
柴油
氢气
煤气
天然气
酒精、煤油、竹子
燃料的化学能转化为内能
3.某种燃料完全燃烧时 化学能 转化为 内能的量 (放出的热量)与其 质量 的比,叫作这种燃料的热值。热值的单位是 J/kg 。气体燃料的热值也可以用 J/m3 作为单位。
4.根据热值的定义式q= ,请你推导出燃料完全燃烧放出热量的计算式是Q= mq 。
化学能
内能的量
质量
J/kg
J/m3
mq
5.酒精的热值是 3.0×107 J/kg ,其物理意义是完全燃烧1 kg的酒精可以放出 3.0×107 J 的热量。2 kg的酒精完全燃烧放出的热量是 6×107 J 。
3.0×107 J/kg
3.0×107 J
6×107 J
燃料的有效利用
6.锅炉的效率:锅炉 有效利用 的热量与燃料 完全燃烧放出 的热量之比。根据机械效率的表达式,请你写出锅炉效率的表达式 η=×100% 。
7.锅炉的效率能够等于1吗?为什么?
答: 不能。因为燃料很难完全燃烧,而且有效利用的热量又比实际放出的热量少,所以锅炉的效率不能等于1。
有效利用
完全燃烧
放出
η=×100%
8.提高燃料的利用率有什么意义?
答: 可以节约能源、保护环境。
9.说一说可以用哪些方法来提高燃料的利用率,保护环境。
答: ①在工厂更新锅炉,使用现代化的大型锅炉。②将煤转化为煤气再进行燃烧。③对于取暖锅炉、机车、汽车等可以通过技术改造改变它们的燃料品质和燃烧方式。
10.说一说燃料的利用对环境的危害。
答: 燃料的利用,改善了人类的生活,促进了社会的发展。然而,由于煤、石油等燃料往往含有杂质,在燃烧时会产生二氧化硫等有害气体,在燃烧不充分时,还会产生烟尘和一氧化碳。这些烟尘、废气是大气污染的主要来源。大气污染直接危害人体健康,影响植物的正常生长。大气中的二氧化硫和氢氧化物溶于水中发生化学变化,会产生酸雨,危害农作物、森林以及湖泊中的生物。
燃料利用与环境保护
1.共享单车是一种新型绿色环保共享经济,方便了日常的出行。许多市民开始不使用汽车而骑自行车上班。
(1)从环保角度看,这主要有利于减少城市的 A 。
A.大气污染 B.水污染
C.土壤污染 D.白色污染
A
(2)骑车上班还有利于身体健康。体重80 kg的金老师每天骑车(车的质量约20 kg)上班“减肥”。若他以5 m/s 的速度匀速前行,受到的阻力约为人与车总重的,则他消耗的功率约为 200 W。(g取10 N/kg)
200
(3)不同的运动方式,人体消耗的能量是不同的。由表中数据可知,金老师运动减肥的最佳方式是 中速跑 。
活动方式 每小时每千克消耗的能量/kJ
慢走 12.01
中速跑 42.00
自行车 17.97
驾驶汽车 8.82
中速跑
(4)2020年受全球新冠疫情影响,国际原油价格一路走低,截至4月9日原油价格已跌至26.27美元/桶。国内许多加油站前汽车排起了长长的车队,结合我国近年石油生产与消费量比较图,谈谈自行车、公交对我国能源发展的意义。
答: 减少能源消耗,缓解能源紧张(或调节能源结构等其他合理答案均得分)。
探究不同燃料的热值
2.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,并每隔1分钟记录了杯中水的温度(见下表)。
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):先调整固定 B 的位置,再调整固定 A 的位置。(均选填“A”或“B”)
(2)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有:加热时间和水的 质量 、 初温 和 燃料的质量 。
B
A
质量
初温
燃料的质
量
(3)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 煤油 。
煤油
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量,并利用记录的数据和公式Q吸=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗?为什么?
答: 不可靠,因为一是燃料不能完全燃烧,二是燃烧后放出的热量不能被水完全吸收。
周末爸爸开车带着小明出去游玩。途中,汽车在1 h 的时间内,在水平地面上匀速行驶了72 km,消耗汽油6 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23 kW,汽车(包括车上人和物品)质量为1.5 t,汽油的热值为4.6×107 J/kg。g取10 N/kg。关于上述1 h的行驶过程中,下列分析正确的是 ( D )
D
A.该汽车对路面的压力大于1.5×104 N
B.该汽车克服阻力做功2.3×104 J
C.该汽车的牵引力是1.5×103 N
D.该汽车发动机的效率为30%